阜新立德礦業（鐵礦）項目水土流失量預測探討

齊 敏

（遼寧省阜新市阜新蒙古族自治縣水利事務服務中心,遼寧 阜新 123100）

1 概況

阜新立德礦業有限責任公司（鐵礦）項目位于阜新蒙古族自治縣福興地鎮十家子村，為建設生產類項目。建設規模為目前年生產鐵礦石15 萬t，至2020年3月產量提升至22 萬t。項目主要建設內容為采場0.80 hm2、工業場地0.39 hm2、道路0.97 hm2及選礦廠9.36 hm2，道路總長度1213 m（進場道路253 m，場內運輸道路960 m），本項目總占地面積11.52 hm2，其中永久占地11.27 hm2，臨時占地0.25 hm2。本項目服務期內，開挖土方18.19 萬m3（其中表土0.21 萬m3，來自表土堆放場），回填6.61 萬m3（其中表土0.21 萬m3），廢棄11.58 萬m3。

項目區所在地福興地鎮屬于國家級水土流失重點治理區遼寧省水土流失重點治理區。根據中華人民共和國行業標準《土壤侵蝕分類分級標準》（SL 190-2007）內容，項目區屬于北方土石山區，土壤容許流失量200 t/（km2·a）。項目區平均土壤侵蝕模數1371 t /（km2·a），屬于輕度侵蝕。

2 項目區水土流失量預測

2.1 預測單元

按照工程特點，預測單元分為采場防治區、工業場地防治區、道路防治區、選礦廠（包括原露天采場、原排巖場、臨時堆土場、新選礦廠）幾個單元，各預測單元占地面積分別為 0.8 hm2、0.39 hm2、0.97 hm2、2.66 hm2、5.01 hm2、0.32 hm2、1.37 hm2，總占地面積11.52 hm2，占地類型均為工礦用地。

2.2 預測時段

本工程所在地區年均降水較少，降雨多集中在6 月～9 月，水土流失預測按雨季發生考慮，超過雨季長度（4 個月）的按1年計算，不超過雨季長度的按占雨季長度的比例計算。本項目建設工期為7 個月，2014 年3 月開始施工準備，2014 年9 月竣工。根據水土流失預測按最不利因素考慮的原則，結合主體工程施工進度，確定本項目各預測單元預測時段長度。

根據《開發建設項目水土保持技術規范》（GB 50433-2008）及工程建設特點，工程的水土流失預測時段分施工期和自然恢復期[1]。工程水土流失預測時段根據工程進度安排，結合產生水土流失的季節，按最不利條件確定預測時段，超過雨季長度的按全年計算，未超過雨季長度的按占雨季長度的比例計算。工程水土流失預測時段如下：

（1）運行期。在整個運行期的采場不斷地開挖過程和選礦廠臨時廢棄礦石的堆棄，存在持續的占壓。

（2）自然恢復期。工程施工結束后在不采取水土保持措施的條件下，松散裸露土壤表面趨于穩定，在自然條件下植被逐漸恢復，土壤侵蝕強度減弱并接近原背景值。根據項目區的氣候特點、植被生長狀況以及土地類型，確定自然恢復期的時間段為3 a。各預測單元水土流失預測時段見表1。

表1 水土流失預測時段表

2.3 土壤侵蝕模數的確定

項目區土壤侵蝕以水力侵蝕為主。水土流失預測將以項目區原生地貌土壤侵蝕模數為基數，再從水土流失主要影響因子地形、降雨、風力、植被、土壤和人為活動等各方面進行考慮，通過經驗公式法確定本項目擾動前、施工期、自然恢復期各預測單元的土壤侵蝕模數。

本項目水土流失預測所采用的經驗公式采用《遼寧省第四次土壤侵蝕遙感調查報告》、遼寧省水土保持局與遼寧省水土保持研究所關于《遼寧省土壤侵蝕定量研究》和《遼寧省采礦業水土流失及其防治技術研究》的研究成果，見表2。地表擾動后坡度有所增加，由于采場防治區、工業場地防治區、道路防治區、選礦廠防治區等水土流失預測單元屬于遼西地區＜15°植被蓋度區域，占地類型均為工況用地，所以適用E=2315.56 -24.58C公式，所選擇經驗公式完全相同，公式中反映植被覆蓋度的因子C根據項目區實際情況確定為40，在擾動后為0。通過表3 的預測公式確定各預測分區原地貌土壤侵蝕模數均為1332 t/（km2·a）（表3）。

表2 土壤侵蝕模數計算數學關系模型表

表3 擾動前各個預測單元土壤侵蝕模數

2.4 水土流失量的確定

本項目水土流失量預測采用經驗公式法，依據地貌條件的不同選擇不同的經驗公式或參數的取值。水土流失背景值的確定應用遼寧省土壤侵蝕遙感普查研究中的經驗公式及專家咨詢。水土流失量按下式計算：

新增水土流失量按下式計算：

式中：WS1為土壤流失總量，t；Fi為第i個預測單元的侵蝕面積，km2；Mi為第i個預測單元的侵蝕模數，t/（km2·a）；Ti為第i個預測單元的預測時間，年；N為預測單元個數，取N=1，2，3，4，5；ΔW為擾動地表新增水土流失量，t；ΔMik為不同預測單元各時段新增土壤侵蝕模數，t/（km2·a） ；Mio為擾動前不同預測單元土壤侵蝕模數，t/（km2·a）。

根據《開發建設項目水土保持技術規范》（GB 50433-2008）要求，結合工程建設的特點，采用經驗公式法確定各預測單元擾動后施工期的土壤侵蝕模數。

自然恢復期指各單元施工擾動結束后未采取水土保持措施條件下，松散裸露面逐步趨于穩定、植被自然恢復或在干旱、沙漠地區形成地表結皮，土壤侵蝕強度減弱并接近原背景值所需的時間。通常情況下，項目區植被自然恢復期為3 a。第一年取建設期土壤侵蝕模數的80%，第二年取70%，第三年取60%。依據以往的水土流失研究成果，并根據現場勘察和向當地水保部門及專家咨詢，開發建設項目完成后，自然恢復期計算參數中反映植被覆蓋度因子，根據項目區實際情況確定。由式（1）～（3）所得擾動后不同預測單元土壤侵蝕量及水土流失總量及新增水土流失量匯總見表3、表4。以采場防治區為例，該區域預測水土流失面積0.8 hm2，根據表3計算得到土壤侵蝕模數為1332 t/（km2·a），根據式（3）可求得采場防治區內新增土壤侵蝕模數ΔMik為4614 t/（km2·a），則根據式（2）可求得采場防治區擾動地表新增水土流失量為295.30 t，同樣方法求出工業場地防治區、道路防治區、選礦廠防治區擾動地表新增水土流失量，用式（1）匯總求得項目區土壤流失總量為2662.87 t，見表4。

通過對項目建設過程中產生的水土流失進行預測（表5），項目占地范圍內可能產生的水土流失總量為3487.74 t，新增水土流失量3193.76 t，其中運行期可能產生的水土流失總量2662.88 t，新增水土流失量2509.42 t；自然恢復期可能產生的水土流失總量為824.86 t，新增水土流失量為684.34 t。根據《中華人民共和國水土保持法釋義》中關于水土保持設施、地貌植被的界定，工程擾動區域內無水土保持設施[2]，損壞地貌植被11.52 hm2。可見，項目運行期是水土流失防治的重點時段，選礦廠防治區是水土流失防治的重點區域，必須采取工程防護措施對其進行治理，同時也是水土保持監測的重點區域。

3 水土流失防治重點

根據預測結果，運行期的水土流失總量較為突出，選礦廠防治區尤為突出，這也應該是本項目水土保持監測的重點所在，主要監測內容應放在水土流失量及其它水土流失因子的變化等方面。工程建設對當地水土流失的影響為建設項目的生產等活動改變、損壞或壓埋原有地貌及植被甚至形成裸露面，降低了原有植被的固土、防水、抗蝕能力，加劇水土流失。因此，做好工程建設過程中水土流失的防治及破壞區域的恢復，是本工程水利流失治理的重點。

3.1 重點防治單元的確定

根據項目施工布局及施工特點，本方案水土流失防治分區劃分為采場防治區、工業場地防治區、道路防治區和選礦廠防治區四個一級分區；采場防治區劃分為南采區和北采區兩個二級分區，選礦廠防治區劃分為原露天采場、原排巖場、臨時堆土場和新選礦廠四個二級分區。本項目水土流失防治分區見表6。

表4 擾動后不同預測單元土壤侵蝕量

表5 水土流失總量及新增水土流失量匯總

根據本項目運行期水土流失的預測，選礦廠防治區由于建設面積大，大量土石方堆棄，易造成水土流失，因此本方案確定運行期重點防治單元為選礦廠防治區。根據本項目運行期水土流失的預測，施工期開挖土方量大，對植被和土體的擾動破壞程度高，易造成水土流失，因此本方案確定重點防治時段為運行期。

表6 水土流失防治分區表

3.2 應采取的防治工程類型

項目區以水蝕為主，因而建設施工應盡量避開暴雨期，生產過程中設置攔擋和排水措施，施工場地臨時堆放的廢棄物應攔擋苫蓋。

雖然工程建設存在著損壞原地貌、產生大量棄土等可能造成水土流失的不利因素，但通過制定水土保持方案，采取相應的對策措施，對可能造成的水土流失進行積極有效的防治，可以避免和減少工程建設所引起的水土流失及其帶來的不利影響。

4 結論

礦產開發項目施工期水土流失量的預測是開發區域環境保護的基礎性工作，本文對阜新立德礦業有限責任公司（鐵礦）項目水土流失量的測算，可為區域水土流失治理和生態恢復提供依據。但由于開發區生態環境脆弱、地質條件復雜，項目開發對區域生態影響擾動較大，文章所進行的土壤侵蝕模數的估算方法有待進一步改進，水土流失預測單元的劃分也需根據區域地理狀況而進一步細化。